اگر با تجهیزات کامپیوتری و تجهیزات شبکه سر و کار داشته باشید حتما تا حدودی با خمیر سیلیکون آشنایی دارید. در واقع این خمیر حدواسط بین CPU و هیت سینگ قرار می گیرد و برای انتقال گرما از CPU به هیت سینک استفاده می شود. این خمیر رسانای الکتریکی نبوده و تنها برای انتقال گرما استفاده می شود.
در ایران مواد هادی حرارتی که بین قطعات سخت افزاری قرار می‌گیرد را به عنوان خمیر سیلیکون می‌شناسیم. این نام گذاری تا حدودی اشتباه اما بسیار رایج است؛ از این رو من در این مطلب نیز بر همین کلمه تمرکز کردم. اما این مواد که به عنوان رسانای گرما در سخت افزار استفاده می‌شوند را خمیرهای حرارتی (Thermal Paste) یا گریس‌های گرمایی (Thermal Grease) می‌نامند و خمیر سیلیکونی، تنها یکی از انواع خمیرهای حرارتی رایج در بازار است.
به طور کلی مقدار گرما را بر حسب وات بر متر کلوین یا W/mk می سنجند و هر چه این عدد بیشتر باشد، آن ماده میزان گرمای بهتری را منتقل می کند. این عدد برای خمیر سیلیکون بین 0.3 تا 2 وات بر متر کلوین محاسبه می شود.
اشتباه رایج در رابطه با خمیر سیلیکون:
خیلی ها گمان می کنند خمیر سیلیکون برای خنک کردن CPU استفاده می شود، در حالیکه چنین نیست. در واقع این خمیر حد واسط میان پردازنده یا کارت گرافیک و هیت سینک قرار می گیرد.
به دلیل آنکه پردازنده و GPU به صورت 100% سطح صافی ندارند و بعد از قرار گرفتن بر روی هیت سینک شکاف های میکروسکوپی بین آنها ایجاد می شود. از آنجا که هوای درون این شکاف ها رسانای خوبی به حساب نمی آید به همین دلیل از خمیر سیلیکون استفاده می شود تا این شکاف های ریز را پر کرده و انتقال حرارت به سادگی صورت گیرد.
خمیر سیلیکون یک رسانای گرمایی بسیار خوب است و به عنوان یک رابط حرارتی عمل می‌کند که می تواند تا صد برابر هوا گرما را منتقل کند. ناگفته نماند که خمیر سیلیکون به اندازه فلز قدرت رسانایی گرما ندارد، بنابراین باید به اندازه مورد نیاز استفاده شود، در غیر این صورت می‌تواند کارآیی سیستم خنک کننده را تحت تأثیر قرار بدهد.
مراحل استفاده از خمیر سیلیکون بر روی CPU:
1ـ ابتدا خمیر سیلیکون مورد نظر خود را خریداری نمایید.
2ـ سطح پردازنده و هیت سینک رو با یک گوش پاک کن، یک تکه پنبه و یا پارچه نخی که به الکل با خلوص بالا آغشته شده تمیز کنید. هر چقدر خلوص الکل بیشتر باشد بهتر عمل خواهد کرد.
3ـ به اندازه یک دانه ماش از خمیر را بر روی مرکز CPU بریزید.
4ـ هیت سینک را بر روی CPU قرار دهید.
نکته: هیچگاه بعد از استفاده از خمیر سیلیکون مجدداً هیت سینک را باز نکنید. زیرا در این صورت مجبور خواهید شد تا خمیر سیلیکون قبلی را پاک کرده و مجدداً بر روی پردازنده بریزید.
روش های مختلف استفاده از خمیر سیلیکون در هیت سینک های مربعی شکل:
استفاده از خمیر سیلیکون برای هیت سینک های مربعی شکل کمی پیچیده تر است زیرا ممکن است با ریختن و فشار دادن این خمیر بر روی پردازنده پوشش کامل ایجاد نشود، که در نتیجه آن انتقال حرارت مختل خواهد شد. حال این کار روش های مختلفی دارد که شامل:
ـ روش خطی: در این روش دو خط موازی از خمیر را به طوری که بایکدیگر فاصله داشته باشند بر روی پردازنده بریزید. لازم به ذکر است که طول این خطوط باید مقداری کمتر از اندازه CPU باشد.
ـ روش ضربدری: در این روش خطوط به صورت X یکدیگر را قطع می کنند.
ـ روش پهن کردن: این روش که محبوب ترین و موثرترین روش به حساب می آبد به این این صورت است که خمیر را بر روی پردازنده ریخته و به وسیله یک محافظ پلاستیکی آن را پخش نمایید. اما در نظر داشته باشید که قطر خمیر نباید بیش از حد نازک باشد.
نکات مهم هنگام استفاده از خمیر سیلیکون:
ـ بعد از تمیز کردن سطح هیت سینک و CPU از لمس مجدد آن پرهیز کنید. زیرا ممکن است انگشتان شما دارای چربی باشد که می تواند به عملکرد خنک کنندگی آسیب وارد نماید.
ـ هیچگاه با استفاده از دست خمیر سیلیکون را پخش نکنید زیرا این خمیر سمی بوده و می تواند به سلامت شما آسیب وارد نماید.
ـ هنگام استفاده از خمیر در نظر داشته باشید که از دستکش های بدون پودر برای این کار استفاده کنید زیرا پودر می تواند عملکرد خنک کنندگی خمیر را کاهش دهد.
ـ خمیر سیلیکون یک مدت زمانی طول عمر دارد که هر چقدر میزان حرارت پایین تر باشد، طول عمر آن افزایش می یابد.
ـ خمیر سلیکون باید به صورت صاف و یکنواخت سطح پردازنده را بپوشاند، زیرا منافذ میزان اتصال بین پردازنده و هیت سینک را کاهش می دهد.
ـ از تمیز کننده های روغنی برای پاک کردن سطح پردازنده و هیت سینک اجتناب کنید زیرا به جای خمیر، روغن منافذ را پر خواهد کرد.
انواع مواد رسانای گرما :
ـ بر پایه فلز یا Metal Based:
این نوع از خمیرهای سیلیکونی بیشترین محبوبیت را در بازار دارند، با توجه به اینکه از جنس فلز ساخته می شوند بیشترین انتقال گرما را داشته و بنابراین بیشترین کارایی را نسبت به دو مورد دیگر دارند. در واقع این نوع خمیر یک نوع گریس خاص است که در آن ذرات بسیار ریز فلز وجود دارد و با توجه به رسانا بودن فلز، بهترین رسانای گرمایی نیز هستند.
اما همیشه هم استفاده از این نوع از خمیر حرارتی توصیه نمی شود، یکی از معایب این نوع خمیر این است که چون از فلز در آن استفاده شده و فلز علاوه بر اینکه رسانای گرما است، رسانای الکتریکی نیز هست، می تواند برای سیستم های الکترونیکی مشکلاتی را ایجاد کند.
البته هنگام استفاده از این خمیرها به دلیل رسانایی الکتریکی بالا، باید بسیار مراقب باشید. به‌هیچ وجه نباید قطره‌ای از آن، اطراف پردازنده و روی مادربورد پخش شود؛ در غیر این صورت باید با سیستم ارزشمند خود خداحافظی کنید!
ـ بر پایه سرامیک یا Ceramic Based:
این خمیرها نسبت به خمیرهای فلزی از محبوبیت خوبی برخوردارند اما نمی توانند به خوبی فلز کارایی داشته باشند، معمولا تفاوت درجه ای بین 1 تا 3 درجه سانتیگراد در بین این محصول و محصول فلزی وجود دارد.
این نوع نیز مانند نوع فلزی دارای یک گریس یا خمیر هستند که در آن ذرات بسیار ریز سرامیک وجود دارد، یکی از نقاط قوت این نوع خمیر نسبت به موارد دیگر این است که سرامیک رسانای الکتریکی نیست و بنابراین مشکلات ناشی از رسانای الکتریکی را نخواهید داشت.
از جمله اصلی‌ترین مواد تشکیل دهنده خمیرهای نامبرده می‌توان به اکسید آلومینیوم و اکسید روی اشاره کرد، اما برخی دیگر از محصولات ارزان قیمت‌تر ممکن است از عنصر دی‌اکسید کربن تشکیل شده باشد.
ـ بر پایه سیلیکون یا Silicon Based:
اینگونه خمیرها معمولا در صفحات حرارتی یا Thermal Pad ها استفاده می شوند و بر خلاف تصوری که می شود کاربرد زیادی در دنیا ندارند، این نوع از TIM ها که ما به عنوان خمیر سیلیکون نیز می شناسیم کار خود را به خوبی انجام می دهند اما به هر حال کیفیت دو مورد قبلی را ندارند و معمولا با یک سیستم خنک کننده یا Cooling Kit ارائه می شوند. این خمیر سیلیکون نیز خود انواع مختلفی دارد:
- خمیرسیلیکون نقره‌ای یا فلزی: در آن از پودر نقره استفاده شده است اما در انواع ارزان آن در بازار پودر آلومینیوم به کار رفته است. اگر پردازنده شما نسبتا قوی محسوب می شود شما می توانید از خمیر نقره ای استفاده کنید .
- خمیرسیلیکون سرامیکی: خمیرهای سفید رنگ شفافی هستند که در آن پودر سرامیک به کار رفته است. کیفیت این نوع خمیر سیلیکون پایین‌تر از خمیر سیلیکون نقره‌ای است.
- خمیرسیلیکون طلایی: این خمیرسیلیکون نسبت به مدل‌های دیگر خمیر سیلیکون رسانایی گرمایی بهتری دارد و برای پردازنده های بسیار قوی کاربرد دارد. این نوع ماده که به گریس گرمایی یا Thermal grease معروف است نوعی ماده پلیمری خمیری شکل است. این خمیر سیلیکون نسبت به سایرین از قیمت بالایی برخوردار است.
طول عمر خمیر سیلیکون:
همان طور که گفته شد، خمیر سیلیکون یک طول عمری دارد. هرچقدر میزان حرارت منتقل شده از سمت پردازنده به آن بیشتر باشد، طول عمر آن کاهش خواهد یافت. اما به طور کلی این خمیر باید هر دو سال یکبار تجدید شود. برای این منظور هیت سینک را برداشته و حتما پردازنده را تمیز کنید و مجدداً از خمیر سیلیکون بر روی آن قرار دهید.
عواقب عدم استفاده از خمیر سیلیکون:
عدم استفاده از خمیر سیلیکون بر روی پردازنده سبب می شود که این منافذ ریز بین سطوح مثل عایق حرارتی عمل کند. بنابراین پردازنده با افزایش دما و حرارت مواجه شده که این دمای بالا هم برای پردازنده و هم برای قطعات دیگر سرور خطرات زیادی را به همراه دارد. این حرارت می تواند به این قطعات آسیب جدی وارد نماید و عملکرد کل شبکه را تحت تأثیر قرار دهد.
نحوه انتخاب خمیر سیلیکون مناسب:
در هنگام خرید خمیر سیلیکون باید دقت داشته باشید که خمیر خریداری شده را بتوان در چند مرحله استفاده کرد. برخی از خمیر سیلیکون ها در پک های پلاستیکی قرار دارند که با باز کردن آن دیگر نمی توان از مابقی آن استفاده کرد و برای استفاده در یک مرحله تولید شده اند. اما برخی دیگر به صورت سرنگ و یا درون کاسه قرار دارند که می توانید در چند مرحله از آن ها استفاده کنید.
منبع: هر آنچه در رابطه با خمیر سیلیکون باید بدانید
